JP5036081B2 - 画像伝送システム - Google Patents

Description

本発明は画像再生装置に関するものである。

近年、通信のデジタル化が急速に進展し、動画像データをデジタル化し、インターネットや、携帯電話回線を介して通信を行う画像伝送が盛んに行われている。国際標準化機構（ＩＳＯ： International Organization for Standardization）が勧告しているＭＰＥＧ−４（Moving Picture Experts Group ４）規格は、画像伝送速度が限られている（例えば、64Kbit/sec以下）携帯電話などの無線回線でも、伝送可能な画像圧縮方式である。

ここで、一般のＭＰＥＧシステムでは、特許文献１や、非特許文献１にあるように、タイムスタンプを用いる事で、画像の厳密なタイミング再生が可能となっている。
一方、ＭＰＥＧ−４規格においては、前述の通り携帯電話などの低い伝送速度でも画像が伝送できるよう、フレームレートが1frame/sec以下の動画も伝送可能となっている。この場合、タイムスタンプの間隔が1秒以上となり、また、通常のＭＰＥＧシステムでは、タイムスタンプの間隔が700msを越えるとタイムスタンプが連続していないと判断してしまうため、画像復号化装置によっては、動画が正常に再生されないといった問題が発生する。このような場合、画像復号化装置において、タイムスタンプを用いずに、画像１枚分のデータを受信したら画像を再生することにより、正常に画像が再生されるようになる。

特開２００２−１７６６４３号公報 藤原洋／ 安田浩著、「ポイント図解式ブロードバンド＋ モバイル 標準MPEG教科書」、株式会社アスキー出版社、2003年02月、p.313

上述した従来の画像再生装置では、フレームレートが1frame/sec以下の場合は、画像復号化装置はタイムスタンプを用いずに、画像１枚分のデータを受信したら画像を再生する。しかしこの動作は、受信側がリアルタイムにデータを受信している場合に限られる。つまり、フレームレートが1frame/sec以下である画像データを一旦受信側で保存し、これを再生する場合は、画像データを連続して画像復号化装置に送ることになるため、再生画像のフレームレートは、画像データをリアルタイム受信した場合と大きく異なるという問題点がある。当然、この場合、基準となる標準再生が正しくできないため、再生速度を変えても意味が無い。

本発明は、これらの欠点を除去し、フレームレートが1frame/sec以下である画像データを一旦受信側で保存し、これを再生した時に、画像データをリアルタイム受信した時と同様なフレームレートで再生する事ができ、また再生速度の変更も可能である画像再生装置を提供する事を目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の画像再生装置は、画像を再生するための画像再生装置であって、前記画像再生装置は、データを受信する受信部と、前記受信部が受信した画像データと回線制御装置よりスロット数を表す情報が出力された場合には前記スロット数を表す情報を前記画像データに付加して記憶し、回線制御装置より前記スロット数が出力されない場合には、受信したデータの伝送速度からスロット数を判別して、前記スロット数を表す情報を前記前記画像データに付加して記憶する記憶部と、受信した画像データまたは前記記憶部に記憶された画像データを再生する画像復号化部と、前記記憶部が前記記憶部に記憶された前記画像データを再生する時、前記記憶部に記憶された前記画像データに付加された前記スロット数を表す情報を元に前記記憶部から前記画像データを読み出す速度を特定し、読み出し速度を制御する読み出し制御部を具備することを特徴とする。

更に、画像データを無線回線により伝送する無線送信装置と、前記無線送信装置から伝送された前記画像データを受信する無線受信装置から少なくとも構成される画像伝送システムにおいて、前記無線受信装置は、データを受信する受信部と、前記受信部が受信した画像データと回線制御装置よりスロット数を表す情報が出力された場合には前記スロット数を表す情報を前記画像データに付加して記憶し、回線制御装置より前記スロット数が出力されない場合には、受信したデータの伝送速度からスロット数を判別して、前記スロット数を表す情報を前記前記画像データに付加して記憶する記憶部と、受信した画像データまたは前記記憶部に記憶された画像データを再生する画像復号化部と、前記記憶部が前記記憶部に記憶された前記画像データを再生する時、前記記憶部に記憶された前記画像データに付加された前記スロット数を表す情報を元に前記記憶部から前記画像データを読み出す速度を特定し、読み出し速度を制御する読み出し制御部を具備することを特徴とする。

本発明によれば、フレームレートが1frame/sec以下である画像データを一旦受信側で保存し、これを再生した時に、画像データをリアルタイム受信した時と同様なフレームレートで再生する事ができ、また再生速度を変える事ができる。

本発明の画像再生装置の一例を示すブロック図。 デジタル地域防災無線システムにおける画像伝送時のシステム構成例。 デジタル地域防災無線システムにおけるフレーム構成例。 デジタル同報通信システムにおける画像伝送時のシステム構成例。 デジタル同報通信システムにおけるフレーム構成例。

以下、本発明の一実施例を、図１を用いて詳細に説明する。図１に示す画像再生装置は、受信部１と、記憶部２と、読み出し制御部３と、画像復号化部４と、切替部５とから構成されている。

まず、リアルタイムに画像データを受信し再生する処理について説明する。受信部１は、リアルタイムに伝送されてくる画像データを含む信号（例えば、無線信号）を受信し、その信号から画像データを抽出して出力する。受信部１より出力された画像データは、リアルタイムで再生する場合は、切替部５をａ側にし、画像復号化部により動画として再生される。また、画像データは記憶部２に保存することが可能となっている。このとき、記憶部２には受信部１より受信状態も同時に保存しておく。

次に、記憶部２に保存された画像データを再生する処理について説明する。制御部３は、記憶部２に保存された画像データに対応する受信状態を基に画像データの伝送速度を計算し、その伝送速度と同じ速度で画像データを記憶部２から読み出す。そして、切替部５をｂ側に切り換えることにより、画像復号化部４により記憶部２に保存された動画データがリアルタイムで受信した時と同じ速度で再生される。

記憶部２から画像データを読み出す速度については、（１）一度に読み出すデータ量を固定にしておき、その固定のデータ量を読み出す周期を変える方法や、（２）データを読み出す周期を固定しておき、一度に読み出すデータ量を可変にする方法などが考えられる。このとき、（１）の場合、一度に読み出すデータ量を可変に、また、（２）の場合、データを読み出す周期を可変とすることで、動画像の再生速度を変えることが可能となる。

次に、前記画像再生装置を用いた画像伝送システムの実施例を、図２、３、４、５を用いて詳細に説明する。
図２に、デジタル地域防災無線システムにおける画像伝送時のシステム構成例を示す。このシステムは、カメラ６、画像符号化部７、移動局無線機８からなる移動局側設備と、基地局無線機９、回線制御装置１０、画像復号化機能と画像表示機能と記憶部２などを有するパソコン１１からなる基地局側設備から構成されている。

図２に示すデジタル地域防災無線システムでは、災害発生時に、移動局が災害発生現場などに移動して災害現場の様子を撮影し、基地局にその画像を送る。具体的には、移動局側または基地局側から呼接続することにより、移動局側のカメラ６で撮影している画像を画像符号化装置７で符号化し、符号化された画像データは移動局無線機８を介して基地局無線機９に送られる。基地局無線機９は受信した画像データを、回線制御装置１０を経てパソコン１１に送る。この時、パソコン１１は、画像復号化部によりリアルタイムに画像を再生するだけでなく、画像データを記憶部２に保存する。

図３に、デジタル地域防災無線システムで使用される無線信号のフレーム構成例を示す。この例の場合、基本フレームの中にはＣＨ１〜ＣＨ４の４つのスロットあるが、このうちＣＨ１の１スロットは制御チャネルとして用いているため、データ伝送に用いることのできる最大スロットはＣＨ２〜４の３スロットとなる。この例では、上り３スロットを画像データ伝送に用いている。

本実施例の場合、３スロット使用時の実効伝送速度は16.8Kbit/sec（１スロット5.6Kbit/sec）となっているため、ＮＴＳＣ（National
Television System Committee）など秒間約30フレームの画像を必要とするシステムにおいて、１画像当たりの符号化レートを504Kbit/sec（＝16.8bit/sec×30フレーム）以上にすると、伝送可能な動画像のフレームレートは1frame/sec以下となる。

呼接続時に、回線制御装置１０がパソコン１１にスロット数の情報を出力する場合は、パソコン１１は、画像データの保存ファイル名にスロット数を表す情報を付加して保存する。動画データ再生時は、ファイル名に付加したスロット数を表す情報から、これに対応した伝送速度でファイルから画像データをリードし、これを画像復号化部に送る。

例えば、回線制御装置１０からのスロット数の情報より、３スロットを使用中であることが分かっている場合は、ファイル名をstream1.bts＿3slotして保存する。ファイル再生時は、拡張子がbts＿3slotとなっていることからスロット数が３であることが分かるため、読み出し速度16.8Kbit/sec＝2100Byte/secで記憶部２から画像データを読み出し、これを画像復号化部に送る。

一方、呼接続時に、回線制御装置１０がパソコン１１にスロット数の情報を出力しない場合は、受信データの伝送速度からその時のスロット数を判別し、これを用いて、画像データの保存ファイル名にスロット数を表す情報を付加して保存する。例えば、１スロット5.6Kbit/sec＝700Byte/sec、２スロット11.2Kbit/sec＝1400Byte/sec、３スロット16.8Kbit/sec＝2100Byte/secより、伝送速度の閾値を1050Byte/sec（以下閾値１Ａとする）、1750Byte/sec（以下閾値２Ａとする）とする。画像データをある時間だけ保存する時、受信データの伝送速度の最大値が閾値１Ａ以下であれば、１スロットと判断する。受信データの伝送速度の最大値が閾値１Ａ以上かつ閾値２Ａ以下であれば、２スロットと判断する。受信データの伝送速度の最大値が閾値２Ａ以上であれば、３スロットと判断する。パソコン１１はこのスロット数を用いて、保存ファイル名にスロット数を表す情報を付加して保存する。ファイル再生時は、ファイルに付加したスロット数を表す情報から、これに対応した伝送速度でファイルから画像データをリードし、これを画像復号化部に送る。

例えば、受信データの伝送速度の最大値から、３スロットを使用中であることが分かっている場合は、ファイル名をstream2.bts＿3slotとして保存する。ファイル再生時は、拡張子がbts＿3slotとなっていることからスロット数が３であることが分かるため、読み出し速度16.8Kbit/sec＝2100Byte/secで記憶部２から画像データを読み出し、これを画像復号化部に送り画像を再生する。

本実施例において、読み出し速度を可変することで動画像の再生速度を変える方法については、上述の画像復号装置と同様であるので、ここでは説明を省略する。
図４に、デジタル同報通信システムにおける画像伝送時のシステム構成例を示す。このシステムは、子局無線機１２、画像符号化装置１３、監視カメラ１４、雲台１５からなる子局側設備と、親局無線機１６、画像復号化機能と画像表示機能と記憶部２
などを有するパソコン１７からなる親局側設備とから構成されている。

図４に示すデジタル同報通信システムでは、子局側に監視カメラ１４が設置してあり、親局側から必要に応じて子局と呼接続することで、監視箇所の画像が親局側に送られる。具体的には、親局側から呼接続することにより、子局側の監視カメラ１４で撮影している画像を画像符号化装置１３で符号化し、符号化された画像データは子局無線機１２を介して親局無線機１６に送られる。親局無線機１６は受信した画像データをパソコン１７に送る。この時、パソコン１７は、画像復号化部によりリアルタイムに画像を再生するだけでなく、画像データを記憶部２に保存する。

図５に、デジタル同報通信システムのフレーム構成を示す。デジタル同報通信システムの場合、基本フレームの中にはＣＨ１〜６の６スロットあるが、このうちＣＨ１の１スロットは制御チャネルとして用いており、更に監視カメラの雲台制御用にＣＨ２の１スロットを用いると、データ伝送に用いることのできる最大スロットはＣＨ３〜６の４スロットとなる。この例では、上り４スロットを画像伝送に用いている。

本実施例の場合、４スロット使用時の実効伝送速度は25.6Kbit/sec程度（１スロット6. 4 Kbit/sec程度とした場合）となっているため、ＮＴＳＣなど秒間約30フレームの画像を必要とするシステムにおいて、１画像当たりの符号化レートを768Kbit/sec（＝25.6bit/se c×30フレーム）以上にすると、伝送可能な動画像のフレームレートは1frame/sec以下となる。

呼接続時に、親局無線機１６がパソコン１７にスロット数の情報を出力する場合は、画像データの保存ファイル名にスロット数を表す情報を付加して保存する。

例えば、親局無線機１６からのスロット数の情報より、４スロットを使用中であることが分かっている場合は、ファイル名をstream3.bts＿4slotとして保存する。ファイル再生時は、拡張子がbts＿4slotとなっていることからスロット数が４であることが分かるため、読み出し速度25.6Kbit/sec＝3200Byte/secで記憶部２から画像データを読み出し、これを画像復号化部に送り画像を再生する。

一方、呼接続時に、親局無線機１６がパソコン１７にスロット数の情報を出力しない場合は、受信データの伝送速度から、その時のスロット数を判別し、これを用いて、画像データの保存ファイル名にスロット数を表す情報を付加して保存する。１スロット6.4Kbit/sec＝800Byte/sec、２スロット12.8Kbit/sec＝1600Byte/sec、３スロット19.2Kbit/sec＝2400Byte/sec、４スロット25.6Kbit/sec＝3200Byte/secより、伝送速度の閾値を1200Byte/sec（以下閾値１Ｂとする）、2000Byte/sec（以下閾値２Ｂとする）、2800Byte/sec（以下閾値３Ｂとする） とする。画像データをある時間だけ保存する時、受信データの伝送速度の最大値が閾値１Ｂ以下であれば、１スロットと判断する。受信データの伝送速度の最大値が閾値１Ｂ以上かつ閾値２Ｂ以下であれば、２スロットと判断する。受信データの伝送速度の最大値が閾値２Ｂ以上かつ閾値３Ｂ以下であれば、３スロットと判断する。受信データの伝送速度の最大値が閾値３Ｂ以上であれば、４スロットと判断する。パソコン１１はこのスロット数を用いて、保存ファイル名にスロット数を表す情報を付加して保存する。

例えば、受信データの伝送速度の最大値から、４スロットを使用中であることが分かっている場合は、ファイル名をstream4.bts＿4slotとして保存する。ファイル再生時は、拡張子がbts＿4slotとなっていることからスロット数が４であることが分かるため、伝送速度25.6Kbit/sec＝3200Byte/secでファイルから画像データをリードし、これを画像復号化部に送り画像を再生する。

本実施例において、読み出し速度を可変することで動画像の再生速度を変える方法については、上述の画像復号装置と同様であるので、ここでは説明を省略する。

１：受信部、 ２：記憶部、 ３：読み出し制御部、 ４：画像復号化部、 ５：切替部、 ６：カメラ、 ７：画像符号化装置、 ８：移動局無線機、 ９：基地局無線機、 １０：回線制御装置、 １１：パソコン、 １２：子局無線機、 １３：画像符号化装置、 １４：監視カメラ、 １５：雲台、 １６：親局無線機、 １７：パソコン。

Claims (2)

1. 所定の伝送速度を有する無線回線であるスロットを１乃至複数用いて、画像データを含む無線信号を移動局或いは子局から、基地局或いは親局へ伝送する画像伝送システムにおいて、前記基地局或いは親局の側には、
   画像データを含む信号を受信し、該画像データを抽出して出力する受信部と、
   前記無線回線を制御する回線制御装置或いは親局からスロット数の情報が出力された場合には、該スロット数の情報に基づいて前記スロット数を表す情報を前記画像データに付加して記憶し、前記スロット数の情報が出力されない場合には、受信した画像データを保存する時の伝送速度からスロット数を判別して、前記スロット数を表す情報を前記画像データに付加して記憶する記憶部と、
   前記受信した画像データまたは前記記憶部に記憶された画像データを再生する画像復号化部と、
   前記画像復号化部が前記記憶部に記憶された前記画像データを再生する時、該画像データに付加された前記スロット数を表す情報を元に前記記憶部から前記画像データを読み出す速度を特定し、読み出し速度を制御する読み出し制御部と、を具備することを特徴とする画像伝送システム。
2. 前記画像データは、ＭＰＥＧ方式で、１flame/sec以下のフレームレート或いは700msを超えるタイムスタンプ間隔で符号化された動画像のデータであり、
   前記スロットは、前記画像伝送システムで使用される無線信号の基本フレームに含まれる複数のスロットであり、
   前記スロット数を表す情報は、前記画像データをファイルとして保存する際のファイル名に付加され、
   前記読み出し制御部は、前記特定した読み出す速度を基準として、一度に読み出すデータ量またはデータを読み出す周期を変えて再生速度を可変することを特徴とする請求項１記載の画像伝送システム。